TRABAJO ENCARGADO DE CONCEPTOS GENERALES DE HIDRAULICA APLICADA

1. CONCEPTOS GENERALES

1.1. AFORO:

El aforo hidrulico consiste en medir con un correntmetro la velocidad de la corriente en diferentes puntos de la seccin transversal y definir para cada medida su rea de influencia.

1.2. GRADIENTE HIDRAULICA:

Gradiente hidrulico o gradiente de energa o de alturas totales ( I = Sf) es la variacin de la energa total respecto a la longitud real del conducto, o sea, la prdida por friccin por unidad de longitud real del conducto en un tramo recto.

Sf = I = /L = (H1 - H2) / Lhf = prdidas por friccinL = longitud real del tramo

El gradiente hidrulico siempre ser positivo en sentido del flujo porque H1 > H2 al existir siempre una prdida de energa.

1.3. VERTEDERO

Los vertederos son estructuras que tienen aplicacin muy extendida en todo tipo de sistemas hidrulicos y expresan una condicin especial de movimiento no uniforme en un tramo con notoria diferencia de nivel. Normalmente desempean funciones de seguridad y control. Se llama vertedero a la estructura hidrulica sobre la cual se efecta una descarga a superficie libre. El vertedero puede tener diversas formas segn las finalidades a las que se destine. Si la descarga se efecta sobre una placa con perfil de cualquier forma pero de arista aguda, el vertedero se llama de pared delgada; cuando la descarga se realiza sobre una superficie, el vertedero se denomina de pared gruesa. Ambos tipos pueden utilizarse como dispositivos de aforo en el laboratorio o en canales de pequeas dimensiones. El vertedero de pared gruesa se emplea adems como obra de control o de excedencias en una presa y como aforador en grandes canales.

1.4. FUERZA MASA (UNIDADES)

Unidades de fuerza

En el sistema internacional es el Newton [N]. Se define como la fuerza necesaria para que 1 Kg de masa tenga una aceleracin de 1 m/s^2

1 Newton = 1 Kilogramo 1 metro/segundo^2

* En el sistema CGS (centmetro, gramo, segundo) la unidad es la Dina. Se define como la fuerza necesaria para que 1 g de masa tenga una aceleracin de 1 cm/s^2

Dina = gramo centmetro/segundo^2

* En el sistema ingls es la Libra-Fuerza [lbf] (la f va en subndice). Se define como la fuerza que ejerce la tierra sobre 1 libra de masa, para que esta libra adquiera una aceleracin de 32,2 pie/s^2, que es la aceleracin de gravedad terrestre

1 lbf = 1 libra 32,2 pies/segundo^2

Las unidades antiguas del sistema ingls para la fuerza eran Pundal y KIP

* En el sistema tcnico de medidas se usa el Kilopondio o Kg fuerza [Kp o Kgf]. Se define como la fuerza que ejerce la tierra sobre 1 Kg de masa, para que este Kg adquiera una aceleracin de 9,8 m/s^2, que es la aceleracin de gravedad terrestre

1 Kp = 1 Kilogramo 9,8 metros/segundo^2

Tambin en el sistema tcnico est el gramo fuerza [gf] (la f va en subndice. Se define como la fuerza que ejerce la tierra sobre 1 g de masa, para que este adquiera una aceleracin de 9,8 m/s^2, que es la aceleracin de gravedad terrestre

1 gf = 1 gramo 9,8 metros/segundo^2

Fuerza SMBOLOEQUIVALENCIA

kilogramo fuerzakgf9,806 65 N

gramo fuerzagf9,806 65.10-3 N

tonelada fuerza tf9 506,65 N

dina dyn1.10-5 N

libra fuerza1bf4,448 22 N

sthene sn1 000 N

poundalpdl0,135 255 N

onza fuerzaozf0,278 014 N

Unidades de masaEquivalencia

miligramo (mg)0,001 de gramo

centigramo (cg)0,01 de gramo

decigramo (dg)0,1 de gramo

Submltiplosgramo (gr)0,001 de kilogramo

decagramo (dag)0,01 de kilogramo

hectogramo (hg)0,1 de kilogramo

Unidadkilogramo (kg)1.000 gramos

quintal mtrico (qm)100 kilogramos

Mltiplostonelada mtrica (tm)1.000 kilogramos

1.5. SISTEMA INTERANACIONAL DE UNIDADES

Magnitudes unidades de la hidrulicaEn la tcnica, por magnitudes fsicas se entienden propiedades de cuerpos, as como procesos o estados que se pueden medir, por ejemplo la presin, el tiempo y la temperatura.Pero elementos como los colores no son magnitudes fsicas, s en cambio la longitud de onda de la luz correspondiente.Existen diferentes unidades para cada una de las magnitudes; por ejemplo, para la fuerza tenemos el kilogramo y el newton, la libra, etc.l Sistema internacional de unidades, en adelante SI, parte solamente de 7 unidades bsicas.En hidrulica son necesarias cuatro magnitudes y sus correspondientes unidades: Longitud en metros (m) Masa en kilogramos (Kg.) Tiempo en segundos (s) Temperatura en grados kelvin (K) o Celsius (C)Las dems magnitudes fsicas importantes para la mecnica se pueden derivar a partir de estas cuatro.La masa de un cuerpo da la caracterstica numrica que tiene ese cuerpo en cuanto a la resistencia a cambiar su estado de movimiento, la masa es independiente de la aceleracin de la gravedad. Por ejemplo, una masa de 1 Kg. es tambin un Kg. en la luna, no as el peso que es muy superior en la tierra que en la luna.A partir de la ley de NewtonFuerza = Masa X aceleracinAnalicemos las unidades:Fuerza = kgXm/ S 2Como unidad de fuerza, tenemos pues la unidad derivada, kgXm /S 2 , llamada Newton (smbolo N).1 N = 1 kgX 1 m/S 2El Newton es la fuerza que hay que aplicar a un cuerpo de masa un Kg., para que se acelere a razn de 1 m/seg2

1.6. AGUA DURA

Se entiende por ella como agua que contiene ms minerales que agua normal, en especial minerales de calcio y magnesio. El grado de dureza del agua ser mayor cuanto ms magnesio y calcio hay disuelto; ambos son iones positivamente cargados y debido a su presencia, otros iones con las mismas caractersticas se disolvern de forma menos sencilla en el agua, un ejemplo claro es el jabn, ste no puede disolverse en agua dura.

Y aunque este tipo de agua puede ser muy importante en varios procesos industriales, es altamente perjudicial para nuestra salud

1.7. INCIDENCIA DEL AGUA DE LAS OPERACIONES MINERAS

En los ltimos aos las actividades mineras han experimentado un desarrollo muy notorio, y ello ha trado consigo en muchos casos que se haya visto seriamente afectada la calidad de las aguas del entorno.

El manejo ambiental del agua comprende la fusin del manejo de los recursos de agua con el manejo de agua de mina, efluentes de procesos de beneficio y desechos provenientes de las actividades humanas. Este sistema integrado comprende el Sistema del Manejo de Recursos de Aguas (SMRA).

1.8. PERCOLACION

Se refiere al paso lento de fluidos a travs de los materiales porosos, ejemplos de este proceso es la filtracin y la lixiviacin. As se originan las corrientes subterrneas. Por ejemplo, el movimiento de un solvente a travs de papel filtro (cromatografa), el movimiento de petrleo a travs de una roca fracturada y el traspaso del agua superficial que se infiltra a las aguas subterrneas.

1.9. SEDIMENTACION EN PROCESOS DE DRENAJE

Uno de los procesos de formacin del suelo es la sedimentacin. Esto ocurre cuando el agua de los ros arrastra material slido hasta las lagunas y mares y estas al secarse dejan expuestos los componentes que a travs del tiempo le fueron quitando al suelo en otras partes de su recorrido.La sedimentacin envuelve tres procesos bsicos: erosin o desprendimiento, transportacin y deposicin. Cada uno de estos procesos geolgicos ha estado ocurriendo durante miles de aos. Una vez iniciado el proceso de erosin, lo dems ocurre como consecuencia de ste.

1.10. EFECTOS PERMEABILIZACION EN ESTRUCTURAS GEOLOGICAS

La permeabilidad es la capacidad que tiene un material de permitirle a un lquido que lo atraviese sin alterar su estructura interna. Se afirma que un material es permeable si deja pasar a travs de l una cantidad apreciable de fluido en un tiempo dado, e impermeable si la cantidad de fluido es despreciable.

La velocidad con la que el fluido atraviesa el material depende de tres factores bsicos:

la porosidad del material; la densidad del fluido considerado, afectada por su temperatura; la presin a que est sometido el fluido.

Para ser permeable, un material debe ser poroso, es decir, debe contener espacios vacos o poros que le permitan absorber fluido. A su vez, tales espacios deben estar interconectados para que el fluido disponga de caminos para pasar a travs del material.

En geologa la determinacin de la permeabilidad del suelo tiene una importante incidencia en los estudios hidrulicos portante del sustrato (por ejemplo previo a la construccin de edificios u obras civiles), para estudios de erosin y para mineraloga, entre otras aplicaciones.

La permeabilidad del suelo suele aumentar por la existencia de fallas, grietas, juntas u otros defectos estructurales. Algunos ejemplos de roca permeable son la caliza y la arenisca, mientras que la arcilla o el basalto son prcticamente impermeables.